Scr

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y

ELÉCTRICA

ASIGNATURA : ELECTRÓNICA INDUSTRIAL

DOCENTE : ING. M.Sc CHAMBERGO LARREA CARLOS

ALUMNO : DELGADO ROJAS LENIN H.

Lambayeque, Noviembre del 2010

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL Página 1

TIRISTORESFamilia de dispositivos semiconductores de varias capas que presentan una acción de conmutación biestable, debido a su inherente realimentación regenerativa.

Ventajas: Aptitud para controlar grandes potencias, con una potencia de control

mínima.

Aplicaciones:

Rectificación de corriente Carga de baterías Soldadura Generación de potencia a distancia Procesos electroquímicos Regulación de fuentes de alimentación

Control de velocidad de motores Máquinas herramientas Vehículos de tracción

Sustitución de dispositivos electromecánicos Relés Protectores de sobre carga Graduadores de iluminación Sistema de encendido de motores de explosión Control de temperatura con termopares

Control de potencia Radar Laser de impulsos Generadores de ultrasonidos

Circuitos lógicos Multivibradores de potencia Control de tiempo, contadores Fines de carrera, detección de niveles Circuitos de alarma Control de alumbrado de emergencia

SCR


El rectificador controlado de silicio SCR: (Silicon Controlled Rectifier) es un tipo de tiristor formado por cuatro capas de material semiconductor con estructura PNPN o bien NPNP. El nombre proviene de la unión de Tiratrón (tyratron) y Transistor.

Corriente directa Corriente alterna

El SCR y la corriente continua:

Normalmente el SCR se comporta como un circuito abierto hasta que activa su compuerta (GATE) con una pequeña corriente (se cierra el interruptor S) y así este conduce y se comporta como un diodo en polarización directa

Si no existe corriente en la compuerta el tiristor no conduce.


Símbolo y terminales del SCR

http://www.unicrom.com/Tut_corriente_electrica.asp

http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Thyristor.png

Lo que sucede después de ser activado el SCR, se queda conduciendo y se mantiene así. Si se desea que el tiristor deje de conducir, el voltaje +V debe ser reducido a 0 Voltios.

Si se disminuye lentamente el voltaje (tensión), el tiristor seguirá conduciendo hasta que por el pase una cantidad de corriente menor a la llamada "corriente de mantenimiento o de retención", lo que causará que el SCR deje de conducir aunque la tensión VG (voltaje de la compuerta con respecto a tierra no sea cero.

Como se puede ver el SCR , tiene dos estados:1- Estado de conducción, en donde la resistencia entre ánodo y cátodo es muy baja2- Estado de corte, donde la resistencia es muy elevada.

El SCR y la corriente Alterna

Se usa principalmente para controlar la potencia que se entrega a una carga. (en el caso de la figura es un bombillo o foco)

La fuente de voltaje puede ser de 110V c.a., 120V c.a., 240V c.a. , etc.

El circuito RC produce un corrimiento de la fase entre la tensión de entrada y la tensión en el condensador que es la que suministra la corriente a la compuerta del SCR. Puede verse que el voltaje en el condensador (en azul) está atrasado con respecto al voltaje de alimentación (en rojo) causando que el tiristor conduzca un poco después de que el tiristor tenga la alimentación necesaria para conducir.


Durante el ciclo negativo el tiristor se abre dejando de conducir. Si se modifica el valor de la resistencia, por ejemplo si utilizamos un potenciómetro, se modifica el desfase que hay entre las dos tensiones antes mencionadas ocasionando que el SCR se active en diferentes momentos antes de que se desactive por le ciclo negativo de la señal. y deje de conducir.

El funcionamiento de este circuito es el siguiente: La conducción se va a producir entre el ánodo y el cátodo, después de darle un impulso de tensión positivo en la puerta G. Para que el tiristor entre en conducción, tienen que cumplirse dos condiciones: - Que este polarizado directamente (tensión ánodo-cátodo positiva, es decir , más tensión en el ánodo que en el cátodo).- Aplicar un impulso de tensión positivo o una corriente entrante en la puerta.

El acoplo entre los dos transistores que integran el tiristor produce una realimentación positiva, puesto que la corriente de salida de cada uno es la de entrada del otro, y si ambos semiconductores disponen de una ganancia de corriente superior a la unidad, rápidamente cada transistor llevará al otro a la saturación, produciéndose una corriente máxima cuyo valor no estará controlado por el tiristor, sino por la carga exterior que alimenta. El cebado del tiristor o la saturación de los transistores que lo forman se consigue cuando se vence la polarización inversa de la unión N-P interna, para lo cual es preciso aplicar un impulso adecuado, y en este caso positivo, a la zona P desde el exterior y a través de la puerta.

Cuando el impulso positivo aplicado a la puerta del tiristor satura los dos transistores que contiene, este semiconductor se comporta prácticamente


como un interruptor cerrado, absorbiendo únicamente entre su cátodo y su ánodo una pequeña tensión, que oscila alrededor de 1 V, la cual mantiene en saturación a los transistores.

Misión de la puerta:

La misión de la puerta es polarizar y adelantar el momento de disparo, es decir de la puesta en conducción, pero después de esto ya no tiene ninguna función excepto en unos tiristores especiales llamados GTO que son disparables y bloqueables por puerta. Es importante destacar las características que deben tener

los impulsos de encendido aplicados al tiristor. Los fabricantes suministran para ello unas curvas denominadas características de puerta. La del tiristor se asemeja a la de un diodo semiconductor al que se le han permutado los ejes, siendo lógica esta analogía, puesto que la unión puerta-cátodo es una unión P-N.

Debido a que no todos los tiristores, aún siendo del mismo tipo tienen la misma característica de puerta, es habitual que el fabricante incluya una familia de curvas o límites de las mismas en las especificaciones técnicas de los tiristores, de manera que el usuario pueda hacerlos operar en el margen de disparo o encendido adecuado. En la siguiente gráfica se representa los límites de curvas posibles fijados entre A y B. El disparo se debe efectuar dentro de la zona acotada por dichas curvas pero considerando los valores de :

-Tensión y corriente mínima, para producir el encendido de todos los elementos de la familia.

-Tensión directa máxima admisible de los impulsos de encendido.

-Potencia máxima que puede disipar la unión de puerta.

Todas esta limitaciones están incluidas en los límites y zonas representadas en al gráfica:

-La zona S es la zona de encendido probable para cualquier tiristor de la familia, pero no es seguro.

-La zona S es la zona de encendido seguro, garantiza el encendido de cualquier tiristor de la familia.

Métodos de poner en conducción el tiristor:

Hay varios modos de poner el tiristor en conducción:

- Sin intensidad de puerta, cuando la tensión ánodo-cátodo es mayor que la tensión de bloqueo. Vak > Vbo , Ig = 0

- Cuando la tensión ánodo-cátodo supera el gradiente de tensión Vak >


- Cuando la tensión ánodo-cátodo es menor que la tensión de bloqueo, y aplicamos una intensidad en la puerta. Vak < Vbo , Ig > 0

- Cuando el tiristor es un fototiristor, por la luz.

Métodos de bloquear el tiristor:

También hay varios modos de bloquear el tiristor:

- Cuando la tensión ánodo-cátodo cambia de polaridad, es decir Vak se polariza inversamente.

- Cuando se abre el circuito. Vak = 0

- Cuando la intensidad disminuye por debajo de un valor determinado. Vak < Tensión de mantenimiento.

- Aplicando una tensión inversa durante un corto período de tiempo Vak < 0

CARACTERÍSTICAS GENERALES.CARACTERÍSTICAS GENERALES.

• Interruptor casi ideal.

• Soporta tensiones altas.

• Amplificador eficaz.

• Es capaz de controlar grandes potencias.

• Fácil controlabilidad.

• Relativa rapidez.

• Características en función de situaciones pasadas (memoria).

CARACTERÍSTICAS ESTÁTICAS. CARACTERÍSTICAS ESTÁTICAS.

Las características estáticas corresponden a la región ánodo - cátodo y son los valores máximos que colocan al elemento en límite de sus posibilidades:

- Tensión inversa de pico de trabajo .............................................: VRWM

- Tensión directa de pico repetitiva ...............................................: VDRM

- Tensión directa ...........................................................................: VT


- Corriente directa media ...............................................................: ITAV

- Corriente directa eficaz ................................................................: ITRMS

- Corriente directa de fugas ............................................................: IDRM

- Corriente inversa de fugas ............................................................: IRRM

- Corriente de mantenimiento ..........................................................: IH

Las características térmicas a tener en cuenta al trabajar con tiristores son:- Temperatura de la unión ................................................................: Tj- Temperatura de almacenamiento ...................................................: Tstg- Resistencia térmica contenedor-disipador ......................................: Rc-d- Resistencia térmica unión-contenedor ............................................: Rj-c- Resistencia térmica unión-ambiente.................................................: Rj-a

- Impedancia térmica unión-contenedor.............................................: Zj-c

CARACTERÍSTICAS DE CONTROL.

Corresponden a la región puerta-cátodo y determinan las propiedades del circuito de mando que responde mejor a las condiciones de disparo. Los fabricantes definen las siguientes características:

-Tensión directa máx. ....................................................................: VGFM

- Tensión inversa máx. ...................................................................: VGRM

- Corriente máxima..........................................................................: IGM

- Potencia máxima ..........................................................................: PGM

- Potencia media .............................................................................: PGAV

- Tensión puerta-cátodo para el encendido......................................: VGT

- Tensión residual máxima que no enciende ningún elemento.............: VGNT

- Corriente de puerta para el encendido ...........................................: IGT

- Corriente residual máxima que no enciende ningún elemento............: IGNT

Entre los anteriores destacan:


- VGT e IGT , que determinan las condiciones de encendido del dispositivo semiconductor.

- VGNT e IGNT, que dan los valores máximos de corriente y de tensión, para los cuales en condiciones normales de temperatura, los tiristores no corren el riesgo de dispararse de modo indeseado.

Área de disparo seguro.

En esta área (Figura 3) se obtienen las condiciones de disparo del SCR. Las tensiones y corrientes admisibles para el disparo se encuentran en el interior de la zona formada por las curvas:

• Curva A y B: límite superior e inferior de la tensión puerta-cátodo en función de la corriente positiva de puerta, para una corriente nula de ánodo.

• Curva C: tensión directa de pico admisible VGF.

• Curva D: hipérbola de la potencia media máxima PGAV que no debemos sobrepasar.

Figura Curva características de puerta del tiristor.

El diodo puerta (G) - cátodo (K) difiere de un diodo de rectificación en los siguientes puntos:


• Una caída de tensión en sentido directo más elevada.

• Mayor dispersión para un mismo tipo de tiristor.

CARACTERÍSTICAS DINÁMICAS.

• Tensiones transitorias:

- Valores de la tensión superpuestos a la señal de la fuente de alimentación.- Son breves y de gran amplitud.

- La tensión inversa de pico no repetitiva (VRSM) debe estar dentro de esos valores.• Impulsos de corriente:

- Para cada tiristor se publican curvas que dan la cantidad de ciclos durante los cuales puede tolerarse una corriente de pico dada (Figura 4). - A mayor valor del impuso de corriente, menor es la cantidad de ciclos.- El tiempo máximo de cada impulso está limitado por la temperatura media de la unión.

Figura 4. Curva de limitación de impulsos de corriente.

• Ángulos de conducción:- La corriente y tensión media de un SCR dependen del ángulo de conducción.- A mayor ángulo de conducción, se obtiene a la salida mayor potencia.- Un mayor ángulo de bloqueo o disparo se corresponde con un menor ángulo de conducción (Figura 5):


ángulo de conducción = 180º - ángulo de disparo

- Conociendo la variación de la potencia disipada en función de los diferentes ángulos de conducción podremos calcular las protecciones necesarias.

Figura 5. Ángulo de bloqueo y conducción de un tiristor.

Características de conmutación.

Los tiristores no son interruptores perfectos, necesitan un tiempo para pasar de corte a conducción y viceversa. Vamos a analizar este hecho.

Tiempo de encendido (Ton):

Es el tiempo que tarda el tiristor en pasar de corte a conducción. Se divide en dos partes (Figura 6):

• Tiempo de retardo (td): tiempo que transcurre desde que la corriente de puerta alcanza el 50 % de su valor final hasta que la corriente de ánodo alcanza el 10 % de su valor máximo. Depende de la corriente de mando, de la tensión ánodo - cátodo y de la temperatura (td disminuye si estas magnitudes aumentan).

• Tiempo de subida (tr): tiempo necesario para que la corriente de ánodo pase del 10 % al 90 % de su valor máximo, o, el paso de la caída de tensión en el tiristor del 90 % al 10 % de su valor inicial.

Ton = td + tr


Figura 6. Tiempo de encendido.

Tiempo de apagado (Toff

):

Es el tiempo que tarda el tiristor en pasar de conducción a corte. Se divide en dos partes (Figura 7):

• Tiempo de recuperación inversa (trr): tiempo en el que las cargas acumuladas en la conducción del SCR, por polarización inversa de este, se eliminan parcialmente.

• Tiempo de recuperación de puerta (tgr): tiempo en el que, en un número suficiente bajo, las restantes cargas acumuladas se recombinan por difusión, permitiendo que la puerta recupere su capacidad de gobierno.

Toff = trr + tgr

Figura 7. Tiempo de

apagado.

La extinción del tiristor se producirá por dos motivos: reducción de la corriente de ánodo por debajo de la corriente de mantenimiento y por anulación de la corriente de ánodo.

CARACTERÍSTICAS TÉRMICAS.


Dependiendo de las condiciones de trabajo de un tiristor, éste disipa una cantidad de energía que produce un aumento de la temperatura en las uniones del semiconductor. Este aumento de la temperatura provoca un aumento de la corriente de fugas, que a su vez provoca un aumento de la temperatura, creando un fenómeno de acumulación de calor que debe ser evitado. Para ello se colocan disipadores de calor.

MÉTODOS DE DISPARO.MÉTODOS DE DISPARO.

Para que se produzca el cebado de un tiristor, la unión ánodo - cátodo debe estar polarizada en directo y la señal de mando debe permanecer un tiempo suficientemente larga como para permitir que el tiristor alcance un valor de corriente de ánodo mayor que IL, corriente necesaria para permitir que el SCR comience a conducir. Para que, una vez disparado, se mantenga en la zona de conducción deberá circular una corriente mínima de valor IH, marcando el paso del estado de conducción al estado de bloqueo directo. Los distintos métodos de disparo de los tiristores son:

- Por puerta.

- Por módulo de tensión. - Por gradiente de tensión (dV/dt)

- Disparo por radiación. - Disparo por temperatura.

El modo usado normalmente es el disparo por puerta. Los disparos por módulo y gradiente de tensión son modos no deseados.

DISPARO POR PUERTA.Es el proceso utilizado normalmente para disparar un tiristor. Consiste en la aplicación en la puerta de un impulso positivo de intensidad, entre los terminales de puerta y cátodo a la vez que mantenemos una tensión positiva entre ánodo y cátodo.


Figura 8. Circuito de control por puerta de un SCR.- El valor requerido de VT necesario para disparar el SCR es: VT = VG + IG × R- R viene dada por la pendiente de la recta tangente a la curva de máxima disipación de potencia para obtener la máxima seguridad en el disparo (Figura 9). R = VFG / IFG

DISPARO POR MÓDULO DE TENSIÓN.Es el debido al mecanismo de multiplicación por avalancha. Esta forma de disparo no se emplea para disparar al tiristor de manera intencionada; sin embargo ocurre de forma fortuita provocada por sobre tensiones anormales en los equipos electrónicos.

DISPARO POR GRADIENTE DE TENSIÓN Una subida brusca del potencial de ánodo en el sentido directo de conducción provoca el disparo. Este caso más que un método, se considera un inconveniente.

Figura 10. Zona de disparo por gradiente de tensión.

DISPARO POR RADIACIÓN.

Está asociado a la creación de pares electrón-hueco por la absorción de la luz del elemento semiconductor. El SCR activado por luz se llama LASCR.

DISPARO POR TEMPERATURA.

El disparo por temperatura está asociado al aumento de pares electrón - hueco generados en las uniones del semiconductor. Así, la suma (1+2) tiende rápidamente a la unidad al aumentar la temperatura. La tensión de ruptura permanece constante hasta un cierto valor de la temperatura y disminuye al aumentar ésta.


CONDICIONES NECESARIAS PARA EL CONTROL DE UN SCR.CONDICIONES NECESARIAS PARA EL CONTROL DE UN SCR.

Para el control en el disparo:- Ánodo positivo respecto al cátodo.- La puerta debe recibir un pulso positivo con respecto al cátodo.- En el momento del disparo Iak > IL.

Para el control en el corte:- Anulamos la tensión Vak.- Incrementamos RL hasta que Iak< IH. LIMITACIONES DEL TIRISTOR.

LIMITACIONES DE LA FRECUENCIA DE FUNCIONAMIENTO.- La frecuencia de trabajo en los SCR no puede superar ciertos valores.- El límite es atribuible a la duración del proceso de apertura y cierre del dispositivo.- La frecuencia rara vez supera los 10 Khz.

LIMITACIONES DE LA PENDIENTE DE TENSIÓN dV/dt "dV/dt" es el valor mínimo de la pendiente de tensión por debajo del cual no se producen picos transitorios de tensión de corta duración, gran amplitud y elevada velocidad de crecimiento.

a)Causas:- La alimentación principal produce transitorios difíciles de prever en aparición, duración (inversamente proporcional a su amplitud) y amplitud.- Los contactores entre la alimentación de tensión y el equipo: cuya apertura y cierre pueden producir transitorios de elevada relación dV/dt (hasta 1.000 V/µs) produciendo el basculamiento del dispositivo.- La conmutación de otros tiristores cercanos que introducen en la red picos de tensión.b) Efectos:- Puede provocar el cebado del tiristor, perdiendo el control del dispositivo.- La dV/dt admisible varia con la temperatura.

LIMITACIONES DE LA PENDIENTE DE INTENSIDAD dI/dt.

"dI/dt" es el valor mínimo de la pendiente de la intensidad por debajo de la cual no se producen puntos calientes.

a)Causas:- Durante el cebado, la zona de conducción se reduce a una parte del cátodo cerca de la puerta, si el circuito exterior impone un crecimiento rápido de la intensidad, en esta zona la densidad de corriente puede alcanzar un gran valor.- Como el cristal no es homogéneo, existen zonas donde la densidad de Intensidad es mayor (puntos calientes).b) Efectos:- En la conmutación de bloqueo a conducción la potencia instantánea puede alcanzar valores muy altos.


- La energía disipada producirá un calentamiento que, de alcanzar el límite térmico crítico, podría destruir el dispositivo.

PROTECCIONES CONTRA dV/dt Y dI/dt.

Solución: colocar una red RC en paralelo con el SCR y una L en serie. Calculo: método de la constante de tiempo y método de la resonancia.

Figura 11. Circuito de protección contra dV/dt y dI/dt. Método de la constante de tiempo.• Cálculo de R y C:1. Se calcula el valor mínimo de la constante de tiempo ζ de la dV/dt del dispositivo y el valor de R y C: ζ = ( 0,63 × VDRM ) / ( dV/dt )mín C = ζ / RL

Rs = VA(máx) / ( ITSM - IL ) × Γdonde: VDRM = tensión de pico repetitiva de bloqueo directo.IL = corriente en la carga.RL = resistencia de carga.ITSM = corriente directa de pico no repetitiva.VA(máx) = tensión de ánodo máxima.Γ = coeficiente de seguridad (de 0,4 a 0,1).

2. Hallamos el valor de Rmín que asegura la no superación de la dI/dt máxima especificada (a partir de la ecuación de descarga de C):

R mín = ( VA(máx) / ( dI /dt ) × C )½

• Cálculo de L: L = VA(máx) / ( dI / dt) Método de la resonancia. - Elegimos R, L y C para entrar en resonancia. El valor de la frecuencia es: f = (dV / dt ) / 2 VA (máx)

En resonancia:

f = 1 / 2 (LC)½ C = 1 / ( 2f L

El valor de L es el que más nos interese, normalmente: L= 50 µH.

El valor de R será: Rs = (L / C)½

LIMITACIONES DE LA TEMPERATURA.


En los semiconductores de potencia, se producen pérdidas durante el funcionamiento que se traducen en un calentamiento del dispositivo. Si los períodos de bloqueo y de conducción en un tiristor son repetitivos, la potencia media disipada en un tiristor será:

La potencia disipada en los tiristores durante la conducción, es mucho mayor que la disipada durante el bloqueo y que la potencia disipada en la unión puerta - cátodo. Podemos decir que las pérdidas con una tensión de alimentación dada y una carga fija, aumentan con el ángulo de conducción (α). Si la conducción se inicia en t1 y termina en t2, la potencia media de perdidas será:

Si representamos la VAK en función de la IA, tendremos la siguiente relación:

VAK = V0 + IA × R

V0 y R son valores aproximadamente constantes para una determinada familia de tiristores y para una determinada temperatura de la unión. En éste caso nos encontraremos dentro de la zona directa de la curva característica (Figura 12).

Figura 12. Operando con las ecuaciones anteriores:

PAV = V0 × IA(AV) + R × ( IA(RMS))2


Esta ecuación se encuentra representada mediante curvas para distintas formas de onda (sinusoidal, rectangular,...) y para distintos ángulos de conducción en la figura siguiente. La potencia que se disipa, depende del valor medio de la corriente y del valor eficaz, entonces dependerá del factor de forma: a = f = IA(RMS) / IA(AV)

Figura 13.

Una vez elegido el tiristor y teniendo en cuenta los parámetros más importantes como son la potencia total disipada y temperatura, y calculada también la potencia media que disipa el elemento en el caso más desfavorable, procederemos a calcular el disipador o radiador más apropiado para poder evacuar el calor generado por el elemento semiconductor al medio ambiente.

EXTINCIÓN DEL TIRISTOR. TIPOS DE CONMUTACIÓN. Entenderemos por extinción, el proceso mediante el cual, obligaremos al tiristor que estaba en conducción a pasar a corte. En el momento en que un tiristor empieza a conducir, perdemos completamente el control sobre el mismo. El tiristor debe presentar en el tiempo ciertas condiciones para pasar de nuevo a corte. Este estado implica simultáneamente dos cosas:

1. La corriente que circula por el dispositivo debe quedar completamente bloqueada.2. La aplicación de una tensión positiva entre ánodo y cátodo no debe provocar un disparo indeseado del tiristor.


Existen diversas formas de conmutar un tiristor, sin embargo podemos agruparlos en dos grandes grupos:

CONMUTACIÓN NATURAL.

a) Libre. b) Asistida.

CONMUTACIÓN FORZADA.

a) Por contacto mecánico. b) Por circuito resonante. -Serie -Paralelo c) Por carga de condensador. d) Por tiristor auxiliar. APLICACIONES DEL SCR.

Las aplicaciones de los tiristores se extiende desde la rectificación de corrientes alternas, en lugar de los diodos convencionales hasta la realización de determinadas conmutaciones de baja potencia en circuitos electrónicos, pasando por los onduladores o inversores que transforman la corriente continua en alterna. La principal ventaja que presentan frente a los diodos cuando se les utiliza como rectificadores es que su entrada en conducción estará controlada por la señal de puerta. De esta forma se podrá variar la tensión continua de salida si se hace variar el momento del disparo ya que se obtendrán diferentes ángulos de conducción del ciclo de la tensión o corriente alterna de entrada. Además el tiristor se bloqueará automáticamente al cambiar la alternancia de positiva a negativa ya que en este momento empezará a recibir tensión inversa. Por lo anteriormente señalado el SCR tiene una gran variedad de aplicaciones, entre ellas están las siguientes:

· Controles de relevador. · Circuitos de retardo de tiempo. · Fuentes de alimentación reguladas. · Interruptores estáticos. · Controles de motores.

· Recortadores.


· Inversores.

· Ciclo conversores.

· Cargadores de baterías. · Circuitos de protección.

· Controles de calefacción. · Controles de fase.

Ventajas

Requiere poca corriente de gate para disparar una gran corriente directa Puede bloquear ambas polaridades de una señal de A.C.

Bloquea altas tensiones y tiene caídas en directa pequeñas

Desventajas

El dispositivo no se apaga con Ig=0 No pueden operar a altas frecuencias

Pueden dispararse por ruidos de tensión

Tienen un rango limitado de operación con respecto a la temperatura

Efectos con cargas inductivas

Cuando la carga del SCR es una carga inductiva, (se comporta como un inductor), es importante tomar en cuenta el tiempo que tarda la corriente en aumentar en una bobina.

El pulso que se aplica a la compuerta debe ser lo suficientemente duradero para que la corriente de la carga iguale a la corriente de enganche y así el tiristor se mantenga en conducción.

En este tipo de cargas, la corriente puede, en principio, cambiar tan súbitamente como lo haga la tensión. Pero si el circuito es inductivo, como es el caso de los Motores eléctricos, entonces la corriente no puede sufrir cambios bruscos, pudiendo llegar a

Tener un retraso considerable respecto a la tensión.

Si la inductancia es alta pueden aparecer dos problemas:

1). Puede ocurrir que el tiristor no llegue ni siquiera a encenderse, si resultara que al crecer muy lentamente la corriente en el momento de la activación de la


http://www.monografias.com/trabajos15/calidad-serv/calidad-serv.shtml#PLANT

compuerta, al cesar el pulso de activación, la corriente aún no hubiera ni siquiera alcanzado el mínimo IH necesario para mantener encendido al tiristor. La solución a este problema consiste en hacer que los pulsos de encendido sean más largos.

2). Si el retraso de la corriente es muy grande, puede que cuando ésta llegue a ser inferior a la corriente de mantenimiento IH, la tensión sea ya tan grande que el tiristor siga encendido, con lo cual, no se apaga nunca. Para evitar este problema se monta en paralelo con la carga un diodo para derivar por él el exceso de corriente que hace que el tiristor no se cierre a su tiempo.

Grafica de la corriente y voltaje

Con carga inductiva

Conclusión

Un SCR posee tres conexiones: ánodo, cátodo y puerta. La puerta es la encargada de controlar el paso de corriente entre el ánodo y el cátodo. Funciona básicamente como un diodo rectificador controlado, permitiendo circular la corriente en un solo sentido. Mientras no se aplique ninguna tensión en la puerta del SCR no se inicia la conducción y en el instante en que se aplique dicha tensión, el tiristor comienza a conducir. El pulso de disparo ha de


http://www.monografias.com/trabajos15/mantenimiento-industrial/mantenimiento-industrial.shtml

ser de una duración considerable, o bien, repetitivo. Según se atrase o adelante éste, se controla la corriente que pasa a la carga. Una vez arrancado, podemos anular la tensión de puerta y el tiristor continuará conduciendo hasta que la corriente de carga disminuya por debajo de la corriente de mantenimiento. Trabajando en corriente alterna el SCR se desexcita en cada alternancia o semiciclo. Trabajando en corriente continua, se necesita un circuito de bloqueo forzado.

Cuando se produce una variación brusca de tensión entre ánodo y cátodo de un tiristor, éste puede dispararse y entrar en conducción aún sin corriente de puerta. Por ello se da como característica la tasa máxima de subida de tensión que permite mantener bloqueado el SCR. Este efecto se produce debido al condensador parásito existente entre la puerta y el ánodo.

Los SCR se utilizan en aplicaciones de electrónica de potencia, en el campo del control, debido a que puede ser usado como interruptor de tipo electrónico.

CIRCUITOS DE DISPARO PARA INTERRUPTORES DE POTENCIACIRCUITOS DE DISPARO PARA INTERRUPTORES DE POTENCIA

En este tema estudiaremos circuitos amplificadores (“Drivers”) con las siguientes características:

> Toman señales procedentes de un sistema digital (5V, 3.3V...) y las amplifican a niveles adecuados para la conmutación de dispositivos de potencia.

> Dependiendo de las características del dispositivo a controlar, podrán ser de baja o media potencia.

> Deben generar señales adecuadas para garantizar:

> La conmutación rápida con pérdidas mínimas.


http://www.monografias.com/trabajos5/electro/electro.shtml

> La entrada en conducción segura del dispositivo, con pérdidas en

conducción mínimas.

> El corte seguro evitando que entre en conducción espontáneamente.

> Deben incluir las protecciones adecuadas para evitar la destrucción

del dispositivo que controlan:

>Sobrecorriente.

> Tiempos muertos en ramas de puentes.

CIRCUITOS DE DISPARO DE CONEXIÓN EN PARALELO. Acoplamiento DC. CIRCUITOS DE DISPARO DE CONEXIÓN EN PARALELO. Acoplamiento DC. UnipolaresUnipolares

Diseño del circuito disparo:

1. Se parte de una velocidad de corte deseada, a partir de la cual se estima el valor de la corriente negativa que debe circular por la base durante el tiempo de almacenamiento (corte del BJT de potencia, ecuación 9-1).

2. Conocido el valor de la corriente de base y de tensión base-emisor con el BJT en estado de conducción, se determina I1 de la ecuación 9-2.

3. Se calcula R1 de la ecuación 9-3, suponiendo que VBB vale unos 8 Volt. Un valor pequeño de VBB disminuye las pérdidas (del orden de VBB.I1) en el circuito de base pero, un valor excesivamente pequeño de VBB

aumenta la influencia de VBEon en el circuito de base (ecuación 9-3).


Circuitos de Control de Puerta de un Interruptor MOSFET o IGBT de Potencia.

> En el circuito a): τon=(R1+R2)CGS y τoff= R2CGS ;

Problemas:

> Si se necesita conmutar a alta velocidad, deben ser ambas resistencias de valor pequeño.

>Aparece una disipación de potencia importante durante toff debido al pequeño valor de R1: Poff≈(toff/T)(VBB 2/R1).

>En el circuito b): τon= τoff= RGCGS.

>No se presenta el problema de disipación, al conducir sólo uno de los

dos transistores a la vez.

>Puede hacerse RG muy pequeña (incluso cero). La carga y descarga de la capacidad de puerta podrá hacerse mucho más rápido y por tanto la conmutación del dispositivo (MOS o IGBT).

Existen en el mercado numerosos CI con salida análoga a esta última, por ejemplo DS0026 ó UC1707 que pueden suministrar hasta 1Amp.

Para acelerar la conmutación al corte de transistores con puerta tipo Bipolar ó MOS puede aplicarse una tensión negativa en la puerta, así:

>En los BJT, aparece una corriente de base negativa que disminuye drásticamente el tiempo de almacenamiento.

>En los MOS e IGBT se acelera la descarga de la capacidad de puerta como se observa en la siguiente figura:


La tensión Vcc vale 55Volt., la resistencia de puerta es de 50 Ohmios y la tensión VGS vale inicialmente +20Volt. cambiando a 0Volt. en el caso Unipolar y a –20Volt. en el caso Bipolar. El retraso que se observa entre ambos casos es de unos 35nS.

Se puede comprobar, que gracias al divisor de tensiones capacitivo, se puede aplicar al transistor de potencia (MOS o IGBT) una tensión negativa a su entrada (al saturar el transistor Tb- cuando se corta el transistor Tb+ ).


CIRCUITOS DE DISPARO DE CONEXIÓN EN SERIECIRCUITOS DE DISPARO DE CONEXIÓN EN SERIE

Circuito de Control en Serie con el Emisor del Interruptor de Potencia.

Para circuitos de disparo de BJTs puede aprovecharse que si se provoca el corte anulando IE el área de operación segura será la correspondiente al diodo C-B (no avalancha secundaria) luego será cuadrada y con un valor límite de VCE casi el doble (BVCB0≈2*BVCE0).

El transistor MOS empleado no necesita ser de alta tensión.

ALIMENTACIÓN EN LOS CIRCUITOS DE DISPAROALIMENTACIÓN EN LOS CIRCUITOS DE DISPARO


Son necesarias dos fuentes auxiliares de alimentación para un montaje semipuente y cuatro para un puente trifásico. La complejidad y el costo es elevado, pero no hay restricciones respecto al régimen de disparo de los interruptores de potencia.

> El circuito resultante es bastante simple, al conseguirse las tensiones requeridas con un diodo y un condensador.

> Los drivers usados para el disparo de los interruptores de la mitad superior de cada rama deben ser de alta tensión.

>El régimen de disparo de los interruptores debe tenerse en cuenta para que no se descarguen los condensadores.

> Al iniciar el funcionamiento, deben dispararse todos los interruptores de la mitad inferior de cada rama para arrancar con los condensadores cargados.


CIRCUITO DE DISPARO CON BOMBEO DE CARGA POR CONDENSADORCIRCUITO DE DISPARO CON BOMBEO DE CARGA POR CONDENSADOR

>Simplifica el circuito total, al evitar tres fuentes auxiliares en los puentes trifásicos.

> No se ve afectado por el régimen de disparo de los interruptores de potencia.

> Los transistores MOS, y demás componentes auxiliares deben trabajar a altas tensiones (aunque con corrientes bajas).

> Los drivers usados para el disparo de los interruptores de la mitad superior de cada rama deben ser de alta tensión.

FUENTES DE ALIMENTACIÓN

Tipos de fuentes de alimentación:

Existen dos tipos principales de fuentes de alimentación: fuentes de alimentación reguladas y no reguladas. Las fuentes de alimentación reguladas se dividen en fuentes de alimentación reguladas linealmente y fuentes de alimentación conmutadas.


A continuación se explican los distintos tipos de fuentes de alimentación en mayor detalle. No obstante, las explicaciones sólo se refieren a la tecnología básica y no a los detalles de diseño de los circuitos.

a)Fuentes de alimentación no reguladas:

La tensión de red de CA (50/60 Hz) aplicada a la parte de entrada se transforma a un nivel inferior y se rectifica posteriormente mediante un rectificador. Seguidamente, un condensador C suaviza la tensión de salida del rectificador. Las dimensiones del transformador dependen de la tensión de salida deseada.Debido al diseño del circuito eléctrico, la tensión de salida depende directamente de la tensión de entrada, lo que a su vez significa que las variaciones en la tensión de red tienen un efecto directo sobre la parte de salida. Puesto que no se efectúa regulación en el secundario, el rizado residual de la tensión de salida se sitúa en el orden de los voltios y se especifica como un porcentaje de la tensión de salida de CC. Debido a la sencillez de su diseño, las fuentes de alimentación no reguladas son muy robustas y duraderas. Su


rendimiento aproximado es del 80%. Las fuentes de alimentación no reguladas se emplean principalmente en aplicacioneselectromecánicas sencillas que no requieren tensiones de salida exactas, por ejemplo para alimentar contactores.

b)Fuentes de alimentación reguladas:

b.1. Fuentes de alimentación reguladas linealmente


La entrada de tensión de red CA se transforma a un nivel de voltaje menor, se rectifica y suaviza mediante el condensador C1. Seguidamente se realiza la regulación de tensión, normalmente a través de un transistor de potencia. El transistor de potencia actúa como una resistencia variable, que se controla para mantener la tensión de salida constante.El rendimiento de las fuentes de alimentación reguladas linealmente sólo es del 50% aproximádamente,debido a las elevadas pérdidas dentro del transistor de potencia. La energía restante se emite en forma de calor. Por este motivo, se requiere ventilación suficiente para refrigerar la fuente de alimentación. En comparación con las fuentes de alimentación no reguladas, las reguladas linealmente presentan un rizado residual muy pequeño de la tensión de salida (del orden de milivoltios).Las fuentes de alimentación reguladas linealmente se emplean en todas las aplicaciones que requieren una tensión de salida muy exacta, por ejemplo en dispositivos médicos de gran precisión.

b.1.2 Fuentes de alimentación conmutadas

b.1.2.1. Fuentes de alimentación conmutadas en primario:


En las fuentes de alimentación conmutadas en primario, primero la tensión de red de CA se rectifica y se suaviza y después se interrumpe ("conmuta"). La interrupción significa que la tensión de CC se conmuta periódicamente a una frecuencia de 40 a 200 kHz mediante un transistor de potencia.En comparación con las fuentes de alimentación reguladas linealmente, el transistor de potencia no actúa como una resistencia variable sino como un interruptor. Ello genera una tensión de CA de onda cuadrada que se transforma hacia el circuito secundario a través de un transformador de alta frecuencia. En el circuito secundario, la tensión se rectifica y se suaviza. La cantidad de energía transformada hacia el circuito secundario se controla en función de la carga variando la tasa de interrupción. Cuanto más tiempo conduzca el transistor, mayor será la cantidad de energía transformada hacia el circuito secundario(modulación poranchura de impulsos).Debido al uso de tensión de CA de alta frecuencia, las fuentes de alimentación conmutadas en primario tienen una ventaja decisiva: su transformador puede tener unas dimensiones mucho menores de lo requerido para la transformación de bajas frecuencias. Ello reduce el peso y la disipación en el interior de la unidad. El rendimiento de estas unidades oscila entre el 85 y el 95%. Dado que la tensión de salida no depende directamente de la tensión de entrada, estas unidades pueden emplearse con un amplio rango de tensiones de entrada e incluso pueden alimentarse con tensión de CC. Además, es posible compensar interrupcionesde la tensión de red de corta duración de hasta 200 ms. No obstante, el tiempo de compensación de fallos de alimentación está limitado por el tamaño del condensador C1 puesto que un tiempo de compensación mayor requiere una capacidad superior y, por lo tanto, un condensador mayor , lo cual no es recomendable sobre todo en el caso de fuentes de alimentación pequeñas. Por lo tanto, hay que encontrar un equilibrio práctico entre el tamaño de la fuente de alimentación y el tiempo de compensación.

Las fuentes de alimentación conmutadas en primario pueden emplearse para todos los cometidos. Por ejemplo, son adecuadas para alimentar toda clase de equipos electrónicos y también aplicaciones electromecánicas.


b.1.2.2.Fuentes de alimentación conmutadas en secundario

El diseño de las fuentes de alimentación conmutadas en secundario difiere tan sólo en un detalle del diseño de las fuentes de alimentación conmutadas en primario. La interrupción se efectúa en el secundario. Por consiguiente, debe utilizarse un transformador mucho mayor porque tiene que transformar una tensión de red de 50/60 Hz. No obstante, el transformador también actúa como un filtro y, por lo tanto, minimiza la contaminación de la red.

En los últimos años, las fuentes de alimentación conmutadas en primario han gozado de una especial aceptación en el campo de las aplicaciones industriales. Su capacidad de aceptar casi todas las tensiones de entrada, su alto rendimiento y su diseño compacto hacen que estas fuentes de alimentación sean una opción prioritaria para el diseño de nuevas instalaciones o la ampliación de las existentes.En la tabla siguiente se comparan los distintos tipos de fuentes de alimentación, teniendo en cuenta sus características más importantes.


CONTROL Y REGULACIÓN DE LA VELOCIDAD EN MOTORES ASÍNCRONOS TRIFÁSICOS

Una gran parte de los equipos utilizados en la industria moderna funcionan a velocidades variables, como por ejemplo los trenes laminadores, los mecanismos de elevación, las máquinas herramientas, etc. En los mismos se requiere un control preciso de la velocidad para lograr una adecuada productividad, una buena terminación del producto elaborado, o garantizar la seguridad de personas y bienes.


Los principales factores a considerar para el diseño de un sistema de regulación de velocidad son:

a) Límites o gama de regulación.b) Progresividad o flexibilidad de regulación.c) Rentabilidad económica.d) Estabilidad de funcionamiento a una velocidad dada.e) Sentido de la regulación (aumento o disminución con respecto a la velocidad nominal).f) Carga admisible a las diferentes velocidades.g) Tipo de carga (par constante, potencia constante, etcétera).h) Condiciones de arranque y frenado.

El estudio de este fenómeno para cada caso particular tiene una gran importancia práctica, ya que la elección correcta de las características de los motores y variadores a instalar para un servicio determinado, requieren el conocimiento de las particularidades de éste proceso.

La regulación de velocidad puede realizarse por métodos mecánicos, como poleas o engranajes, o por métodos eléctricos. En este trabajo sólo nos dedicaremos a los métodos eléctricos aplicados en sistemas alimentados de una red de corriente alterna trifásica.

En principio digamos que la regulación a voluntad de la velocidad de los motores eléctricos es un régimen transitorio en el que se modifica la velocidad angular del conjunto motor-máquina accionada como consecuencia de una acción de mando determinada. Dicho conjunto es inercial y disipativo, incluyendo en este último concepto a las cargas útiles, pues consumen energía.

Recordemos que el comportamiento dinámico del conjunto motor-maquina accionada está regido por la siguiente ecuación diferencial:


Tm-Tr=J.dO/dt

Donde Tm es el par motor, Tr el par resistente, J es el momento de inercia del conjunto motor-maquina accionada y O es la velocidad angular de dicho conjunto.

Por lo tanto, para que el conjunto modifique su velocidad angular se necesita variar el par motor para que sea distinto del par resistente, de manera de generar una aceleración angular. El proceso finaliza cuando se equilibra el par motor con el par resistente, estabilizándose la velocidad de giro del motor.

Como la cupla es el producto de la corriente por el flujo, además de un factor que caracteriza al tipo de máquina, esta variación del par motor generalmente está asociada a una variación de la corriente absorbida, la que no debe superar determinado límite por el calentamiento de los conductores involucrados.

En este estudio no deben dejarse de lado otros aspectos que también resultan importantes, como por ejemplo el consumo de energía disipada en forma de calor y las perturbaciones sobre la red de baja tensión.

Estas perturbaciones incluyen principalmente a los transitorios de conmutación, la generación de armónicas y las caídas de tensión (muy notables en los elementos de iluminación), que pueden afectar el funcionamiento de otros elementos conectados a la misma, lo que resulta crítico en las instalaciones con muchos motores que realizan frecuentes cambios de velocidad.

Para finalizar esta introducción digamos que los dispositivos de variación de velocidad pueden ser de operación manual (regulación manual) o por un dispositivo automático especial (regulación automática).

Aplicación a los motores asincrónicos trifásicos

Los motores asincrónicos son máquinas de velocidad esencialmente constante. Recordemos que la expresión que nos da el valor de la velocidad de un motor asincrónico en RPM es:

N=(1-s)Ns=(1-s)60f/p

Donde s representa el resbalamiento, Ns las RPM sincrónicas, f la frecuencia y p el número de pares de polos. En consecuencia, para regular la velocidad se puede operar sobre los distintos componentes de la ecuación dada.

A-Cambio de frecuencia


La preferencia actual por la regulación a frecuencia variable se debe a la posibilidad de utilizar el sencillo y robusto motor de jaula de ardilla; cuyo mantenimiento es mucho mas fácil que el de un motor de contactos deslizantes, lo que resulta muy importante en máquinas que operan bajo condiciones ambientales difíciles. Además este tipo de motor eléctrico resulta más económico y compacto que los restantes.Asimismo, este método permite transformar fácilmente un equipo de velocidad fija en un accionamiento de velocidad variable, sin realizar grandes modificaciones.

Con este tipo de regulación se puede obtener un amplio control de velocidades, con el máximo par disponible en todas las frecuencias con un elevado rendimiento. Si se prolonga la característica al cuadrante generador se puede obtener un frenado muy eficiente por reducción de frecuencia, con una recuperación de energía hacia la red de alimentación.

Si bien pueden utilizarse distintos tipos de convertidores de frecuencia rotativos (semejantes al sistema Ward-Leonard), en la actualidad la modificación de la frecuencia se realiza fundamentalmente por medio de variadores estáticos electrónicos que ofrecen una regulación suave, permitiendo un aumento en la vida útil de todas las partes involucradas y originando un ahorro en el mantenimiento por ausencia de partes en movimiento que sufran desgastes.

Los mismos se construyen generalmente con tiristores gobernados por un microprocesador que utiliza un algoritmo de control vectorial del flujo, y consisten básicamente en un convertidor estático alterna-alterna (cicloconvertidor) ó alterna-continua-alterna (convertidor de enlace), que permiten la modificación progresiva de la frecuencia aplicada, con la consiguiente modificación de la corriente y el par motor. En algunos casos se agregan filtros de armónicas.

En el cicloconvertidor se sintetiza una onda de menor frecuencia a partir de una alimentación polifásica de mayor frecuencia, conectando sucesivamente los terminales del motor a las distintas fases de la alimentación. La onda sintetizada generada es rica en armónicos y en algunos casos el circuito puede generar subarmónicos que podrían llegar a producir problemas si excitasen alguna resonancia mecánica del sistema.

Por otro lado, el cicloconvertidor ofrece una transformación simple de energía de buen rendimiento, permite la inversión del flujo de potencia para la regeneración y la transmisión de la corriente reactiva; proporcionando una gama de frecuencias de trabajo que va desde valores cercanos a cero hasta casi la mitad de la frecuencia de alimentación, con fácil inversión de fase para invertir el sentido de rotación.En ciertos casos este tipo de convertidor se emplea en motores asincrónicos de rotor bobinado con alimentación doble, estando el estator conectado a la red y el rotor al convertidor.

En el convertidor de enlace la alimentación de la red de corriente alterna se rectifica en forma controlada y luego alternativamente se conmutan las fases del motor al positivo y al negativo de la onda rectificada, de manera de crear


una onda de alterna de otra frecuencia. La tensión y frecuencia de salida se controlan por la duración relativa de las conexiones con las distintas polaridades (modulación del ancho de pulso) de manera de conservar constante el cociente tensión / frecuencia para mantener el valor del flujo magnético en el motor.

Aunque la onda de tensión obtenida no es sinusoidal, la onda de corriente tiende a serlo por efecto de las inductancias presentes. Además, de este modo se obtiene una amplia gama de frecuencias por encima y por debajo de la correspondiente al suministro, pero exige dispositivos adicionales c.c./c.a. para asegurar el flujo de potencia recuperada.

Hay que considerar que las corrientes poliarmónicas generan un calentamiento adicional que disminuye el rendimiento y puede llegar a reducir el par (por ejemplo, el 5º armónico produce un campo giratorio inverso).

También cabe acotar que la vibración de los motores aumenta cuando se los alimentan con conversores electrónicos de frecuencia y que la componente de alta frecuencia de la tensión de modo común de los conversores de frecuencia puede causar un acoplamiento con la tierra a través de la capacidad que se forma en los rodamientos, donde las pistas actúan como armaduras y la capa de grasa como dieléctrico.

Asimismo digamos que los variadores de velocidad generalmente también sirven para arrancar o detener progresivamente el motor, evitando por ejemplo, los dañinos golpes de ariete que pueden aparecer en las cañerías durante la parada de las bombas.

Estos convertidores poseen protecciones contra asimetría, falla de tiristores, sobretemperatura y sobrecarga; además de vigilancia del tiempo de arranque con limitación de la corriente, control de servicio con inversión de marcha, optimización del factor de potencia a carga parcial, maximización del ahorro de energía durante el proceso.

B - Cambio del número de polos

Si el motor estuviera provisto de dos arrollamientos de estator con diferente número de polos, y si el rotor fuera preferentemente del tipo jaula de ardilla (para no tener que realizar ningún tipo de conexiones en el secundario), fácilmente se podrían obtener dos velocidades de sincronismo.

También, con un solo arrollamiento provisto de conexiones especiales pueden obtenerse dos diferentes números de polos, o incluso tres, mediante una simple reconexión. En todos los casos no se logra una regulación progresiva, sinó escalonada, y además sólo pueden obtenerse velocidades menores que la de sincronismo, con una gama de regulación que dificilmente supere la relación 8:1, pues con mayores relaciones resultarían motores muy voluminosos. Las conmutaciones habitualmente se implementan mediante circuitos de contactores que pueden incluir también la inversión del sentido de giro.

Veamos como se realiza todo esto. En los motores con conmutación del


número de polos, el arrollamiento de cada fase está constituido generalmente por dos partes idénticas conectadas en serie, en una de las cuales se hace variar el sentido de la corriente por conmutación de estas partes en paralelo. Esta conmutación modifica la distribución de las fuerzas magnetomotrices, disminuyendo el número de polos a la mitad y por consiguiente duplicando la velocidad de sincronismo del motor (conexión Dahlander) a potencia constante o a par constante.

La conexión de los arrollamientos se efectúa por conmutación del arrollamiento estatórico de estrella simple a doble estrella (dos estrellas en paralelo), o por conmutación de dicho arrollamiento de triángulo a doble estrella.Se puede demostrar que la conmutación del arrollamiento estatórico de estrella a doble estrella conduce a una regulación de velocidad a par constante, mientras que la conmutación del arrollamiento estatórico de triángulo a doble estrella conduce a una regulación de velocidad a potencia constante.

También se emplean motores de tres velocidades, con un arrollamiento independiente complementario no conmutado, así como motores de cuatro velocidades, en cuyo estator se instalan dos devanados independientes con diferentes números de polos; cada uno subdividido como en el caso de dos velocidades.

Los motores provistos de arrollamientos con diferente número de polos tienen su principal utilidad en aquellos casos en los que la velocidad no tiene que regularse de forma progresiva, como es el caso de máquinas-herramientas como tornos, fresas, taladradoras, y en general todas las que trabajan por arranque de virutas.

C - Cambio del resbalamiento

El resbalamiento s varía con la carga, pero la variación de la carga no proporciona un método práctico de control de la velocidad. Sin embargo, es posible cambiar la característica par/velocidad de varias maneras, de modo que para cada par de carga se necesita un valor de s distinto. Estos métodos proporcionan una mala utilización de la potencia y capacidad del motor, pero el control suele ser sencillo y justificable en algunas aplicaciones.

En el caso de variación de la tensión se pueden utilizar tiristores conectados en serie con el estator para interrumpir el paso de la corriente durante una fracción del período (control de fase) o en algunos períodos completos (encendido alternado), reduciéndose así la tensión media aplicada. El control de fase produce armónicos de orden elevado, mientras que el encendido intermitente puede generar subarmónicos que podrían entrar en resonacia con el sistema mecánico.

En el caso de variación de la resistencia rotórica se aprovecha la propiedad de los motores asincrónicos de modificar la velocidad a la que se produce la máxima cupla variando la resistencia del circuito rotórico. En este método, por medios manuales o automáticos, en forma continua o escalonada, se va modificando la resistencia rotórica mediante un reóstato conectado a los


anillos rozantes del motor de rotor bobinado.

La regulación permite disminuir la velocidad nominal y la utilización óptima del motor se produce en caso de regulación a par constante. La gama de regulación no es constante y resulta muy sensible a las variaciones de la carga. Asimismo, el inconveniente de este sistema de variación está en las grandes pérdidas de energía.

La modificación de la resistencia rotórica puede verse como un caso especial de inyección de una tensión al rotor, pues se crea un caida de tensión en la resistencia agregada externamente. Si se sustituye la resistencia por un elemento activo, la energía no se desperdicia y se pueden alcanzar velocidades supersincrónicas y corregir el factor de potencia. De esta manera, inyectando una tensión secundaria de frecuencia de resbalamiento y con un ángulo de fase determinado se puede variar el resbalamiento resultante e introducir una componente reactiva adecuada.

Un método para lograr esto consiste en acoplar mecánicamente un segundo motor asincrónico y alimentarlo de los anillos rozantes del primero (control en cascada), otro es utilizar un convertidor de frecuencia de colector y un tercero es emplear un motor polifásico de inducción a colector con rotor alimentado (motor Schräge). Dado que estos métodos en la actualidad sólo tienen un interés meramente académico no serán desarrollados.

D - Regulación por impulsos

La regulación por impulsos de la velocidad generalmente se aplica en motores de pequeña potencia, y básicamente consiste en provocar variaciones periódicas y de corta duración de los parámetros del motor, de tal manera y a una frecuencia tal, que la velocidad requerida se obtiene como una velocidad promedio de las aceleraciones y desaceleraciones producidas durante el ciclo completo de variación de los parámetros. Estas variaciones pueden realizarse mediante contactores o tiristores que conectan y desconectan la alimentación de los distintos arrollamientos, cortocircuitan alternativamente ciertas impedancias o invierten periódicamente la polaridad del suministro. La exposición de estos métodos tan especiales está mas alla de los alcances de este artículo.

Finalmente digamos que muchas veces el criterio de selección entre el uso de los distintos sistemas de regulación de velocidad pasa fundamentalmente por una consideración de tipo económico.


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